电子控制技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇电子控制技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

电气自动化控制技术，能够实现控制系统的自动化，提升工艺的运行水平。电气自动化控制是一类新型的技术，核心是电子技术，可以大面积地应用到设备行业中。电气自动化控制的技术能力高，通过不同技术的相互配合，实现电气自动化的运行控制，而且自动化控制是电气运行中的核心，保障生产的精确性和运行速率。电气自动化控制能够以少量程序控制多个变量，各个控制对象处于相互配合的状态，提升了系统操作的水平，监督被控对象的运行过程，期间修正被控对象的运行状态，使其具备准确、合理的运行方式。 

2 电气自动化控制技术的发展 

2.1 智能化 

电气自动化控制技术下的产品、系统等，能够根据指令智能化的完成操作，简化操作服务的流程。智能化是电气自动化控制技术的首要发展方向，正是由于智能化的要求，促使电气自动化控制技术与信息技术、通讯技术相互融合，注重技术中的性能开发，体现技术控制的速率。 

2.2 节约化 

节约化发展，是指电气自动化控制技术应用中实现了节能与环保。例如：电气自动化控制技术在照明系统中的应用，其可辅助使用新能源，同时控制照明灯具的使用，延长灯具的使用寿命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明设备的质量。 

2.3 信息化 

电气自动化控制技术的信息化发展，改进了技术运行的方式，使电气自动化中，以信息控制为基础，引进互联网、物联网等理论，支持电气自动化的控制运行。 

2.4 统一化 

电气自动化控制技术拉近了各个行业之间的距离，融入各项技术的同时，朝向统一化的方向发展。在电气自动化控制技术的作用下，行业间遵循相同的设计标准，使用方法、维护策略等，都逐步统一，在降低行业建设难度的同时，体现统一化发展的优势[1]。电气自动化控制技术的统一化发展，消除了行业之间潜在的发展矛盾，提升行业资源的利用效率，加快了信息传输、使用的速率。 

3 电气自动化控制技术的应用 

3.1 工业 

工业是应用最广泛的行业，因为工业规模较大，对电气自动化控制的需求大，所以我国积极推进电气自动化控制技术在工业中的应用，致力于改善传统工业的运营方式[2]。PLC是电气自动化控制技术的主要元件，其为一项可编程逻辑控制器，以工业企业为例，分析PLC的应用。该工业为机械制造企业，基于PLC的电气自动化控制技术，为机械制造系统提供了相关的控制，PLC根据机械制造的需求，编写了操作指令和逻辑运算程序，简化了机械制造生产系统的操作，而且PLC的准确度高，规避了该企业生产的误差，实现了机械制造的自动化、信息化生产，PLC写入编程后，控制了机械制造的过程，同时控制机械制造的参数，包括尺寸、温度信息等，按照该企业机械制造的指令，构成闭环生产方式，优化机械制造的工艺流程，而且该企业在PLC中设计了PID模块，通过PID子程序，准确控制PLC的内部编程，预防机械制造中出现问题。 

3.2 交通业 

电气自动化控制技术在交通业中的应用，不仅体现在车辆运输上，还表现在红绿灯、监控系统等方面。车辆上的元件、器件等，基本都是电气自动化控制技术的体现，提供专业的自动化控制，保障车辆通行的安全[3]。例如：电气自动化控制技术在电子眼中的应用，代替警察执法，实现自动化的违章取证，电子眼监督交通系统中的车辆运行，抓拍违法行为，提交到交通局的操作系统内，减轻了交通执法的工作负担，电气自动化控制技术弥补了电子眼的缺陷，促使其可更准确、更快速、更清晰地实现抓拍取证，提升电子眼对交通运输的监控能力，有效控制电子眼的运行，以免交通执法中出现漏洞。我国各地政府在交通业建设中，积极引进电气自动化控制技术，完善交通监控体系，目前，测速器、屏显等多个交通项目中，均涉及到电气自动化控制技术的使用。 

3.3 农业 

农业是我国经济发展的基础支持，为了推进农业的生产，引入电气自动化控制技术，全面建设智能农业，加快农业机械化的发展速度。以某地区农业中的大棚种植为例，分析电气自动化控制技术的应用。该地区传统的大棚种植，是根据农民种植经验分配工作，一旦控制不好温度、湿度，即会影响大棚种植的经济效益。研究人员将电气自动化控制技术引入到大棚种植内，以育秧大棚为对象，构建智能控制系统，大棚内安装不同属性的无线传感器，专门收集大棚内的环境参数，如：光照、含水量等，进行自动化的信息采集，传感器采集的信号传输到控制中心，比对标准的参数指标，种植人员掌握大棚育秧的实际情况，同时根据对比结果调节大棚内的环境，远程控制特定的设备。该大棚内部安装了高清视频，同样接入到控制中心，种植人员可以随时查看育秧的状态，电气自动化控制技术的应用，辅助构建管理平台，划分为四个功能模块，分布是传感采集、视频监控、智能分析和远程控制，整体控制育秧大棚的生长环境，为幼苗的培育提供优质的环境。 

3.4 服务业 

人们对服务业的需求非常大，目的是方便人们的日常生活，特别是在电子产品上，更是体现出服务业对电气自动化控制技术的需求。生活中的电子产品，大多应用了电气自动化控制技术，如：智能手机、ipad、跑步机等，表明电气自动化对服务业市场的推进作用[4]。近几年，电气自动化控制技术的应用，由服务业的电子产品，逐步转型到企业内，例如：餐饮服务中的“机器换人”概念，餐厅内，机器人取代人工服务，提供点菜、传菜等服务，机器人是餐饮业的发展趋势，表明电气自动化控制技术的重要性，此项技术在“机器换人”中，起到自动化的控制作用，是机器人开发中不可缺少的技术。 

4 结束语 

电气自动化技术的发展和应用，表明了该项技术在行业运营中的重要性，满足我国社会行业建设的基本需求。根据电气自动化控制技术的应用，落实发展策略，充分发挥电气自动化控制技术的潜力，保障其在未来的应价值。电气自动化控制技术的发展和应用，必须符合现代企业的需求，由此才能规范控制技术的实践应用。

 

     

参考文献 

[1]贤阳.应用技术的发展是工业电气自动化系统的关键—2007年纽伦堡电气自动化（系统和部件）展览会纪实[J].自动化博览，2008，Z1：28-30. 

[2]吴琦.煤矿电气自动化控制技术中单片机的应用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

篇（2）

1概述

众所周知，三相交流异步电动机以其低成本，高可靠性和易维护等优点而在各行业中得到了广泛的应用。但是，它在直接起动时，存在着很大的缺点：首先，它的起动电流高达额定电流的5～7倍，既对电网造成了很大的冲击，又影响了电器控制设备的使用寿命，甚至影响到其它电气设备的正常运行；其次，起动转矩可达正常转矩的2倍，这会对负载产生冲击，增加传动部件的磨擦和额外维护。为此，出现了三相异步电动机降压起动设备。

图1智能电机控制模块结构图

传统的降压起动有以下几种方法:

1）在电动机定子电路中串入电抗器，使一部分电压降在电抗器上；

2）星形—三角形(Y—)转换降压起动，即起动时电机接成星形，起动结束后，通过一个转换器变成三角形接法；

3）补偿器起动（自耦变压器起动）。

传统的起动设备体积庞大，成本高，结构复杂，与负载匹配的电机转矩很难控制，也就是说很难得到合适的起动电流和起动转矩；而且在切换瞬间会产生很高的电流尖峰，由此产生的机械振动会损害电机转子，轴连接器，中间齿轮以及负载设备。

因此，就需要有一种能克服传统起动缺点的起动装置。银河公司开发生产的捷普牌新一代数字式智能电机控制模块，不但完全克服了传统起动的缺点，对各种起动方法做了进一步的改善和提高，而且还增加了很多其他功能，比如：节能运行，过流保护，过热保护，缺相保护等。

这种模块采用数码管显示，按键控制，整个起动过程全部由单片机按照预先设定的程序自动完成，操作极其方便。

用户通过按键调整参数设置，可以按实际情况选择不同的起动方式，能够很方便地控制起动电流，得到与负载相匹配的电机转矩。

2模块结构及电气原理

模块结构如图1所示。从图1可以看出，该模块的主电路与相控电路及单片机共同封装于同一壳体内，同时内置多个电流、电压传感器。用接插件将模块与控制盒连接在一起，实现各种功能的设置和显示。

主电路为6只玻璃钝化方形晶闸管芯片，通过一体化焊接技术，将其贴在DBC（陶瓷覆铜板）上，并与导热铜板焊接在一起。模块使用时，导热铜板与散热片通过导热硅脂紧密接触。这种结构使模块具有很高的绝缘性能和散热性能。

图2是模块电气原理方框图。移相控制电路部分是银河公司自主开发的JP-SSY01数字移相集成电路。该电路为SOP28封装，5V单一电源供电，全数字化处理方式，具有很高的移相精度及对称度。对控制端加0～10V电平信号，即可控制移相角度。

同步变压器输出同步信号给移相电路，其中另一路给单片机，作为单片机采集电压、电流信号的基准。这样，就克服了如果交流电频率变化带来的计算误差，提高了计算精度。

传感器包括电压传感器和电流传感器。两种传感器中均使用了霍尔元件，具有体积小、反应快、线形度高的特点，通过与模块结构的一体化设计，方便地置于模块内部。两种传感器将电压模拟量、电流模拟量传给12位高速A/D转换器，通过A/D转换，将相应的数字量传给单片机，以供单片机进行处理。

显示、控制部分采用串行口与单片机进行通信，这种通信方式大大减少了该部分与模块内部的连线。5个数码管显示，8个按键控制，使显示与控制直观、方便。

3主要功能

智能电机控制模块主要完成电压斜坡起动，限流起动，电压突跳起动，软停车，节能运行，过流、过热、缺相保护等功能。

3.1电压斜坡起动

如图3所示，系统首先给电机加一个电压Us，之后电压线性上升，从Us增加到最大电压Umax，即电网输入电压。Us由用户设定，可供用户选择的电压为80～300V。ts也由用户设定，可以在1～90s选择。在实际使用中，用户根据实际情况，例如电机功率大小、负载大小等，选择合适的参数，达到最佳起动效果。

这种起动方式的特点是起动平稳，可减少起动电流对电网的冲击，同时大大减轻起动力矩对负载带来的机械振动。

3.2限流起动

如图4所示，这种起动方式是由用户设定一电流值Ik，在整个起动过程中，实际电流不超过设定值Ik。Ik由用户根据实际负载大小自己设定。

限流起动可以使大惯性负载以最小电流起动加速，可以通过设置电流上限，以满足在电网容量有限的场合使用。这种起动方式特别适合于恒转矩负载。

3.3电压突跳起动

实际应用中，很多负载具有很大的静摩擦力。在电压斜坡起动方式中，电压是由小到大逐渐上升的。如果直接使用电压斜坡方式起动，在起动开始的一段时间内，因所加电压太小，克服不了负载的静摩擦力，电机不动，这可能会造成电机因发热而损坏的情况。电压突跳功能则解决了这个问题。在电机起动前，模块先输出一电压Ut，且持续一段时间tt，用以克服静摩擦力，待电机转动之后，再按照原设定方式起动，从而比较好地保护了电机，如图5所示。对于不需要该功能的负载，只要将tt设置为0即可。Ut可调整，范围是0～380V，tt可调整，范围是0～10s。

3.4软停车

如图6所示，按下停车键后，模块的输出电压立即下降到Up1，然后逐渐下降，经过时间tp后，下降到Up2，再立即下降到0。Up可调整，范围是100～380V；Up2可调整，范围是0～300V；tp调整的范围是0～90s。

软停车可以大大减少管道传输中液体的冲击。

3.5节能运行

对于大摩擦负载，由于起动电流大，需要功率较大的电动机，而在正常运行时，负载力矩比电动机额定转矩小得多，这就造成电动机轻载运行。对于间歇性负载，持续大电流的工作时间占整个工作周期很小一部分，从而造成轻载时无功损耗?浪费，使运行功率因数大大降低。智能电机控制模块通过检测电压和电流，根据负载大小自动调节输出电压，使电机工作在最佳效率工作区，达到节能目的。

3.6保护功能

共有三种保护功能：过流保护，过热保护，缺相保护。

在起动或者运行过程中如果出现上述三种故障之一，模块会自动断电，控制盒上的数码管会闪烁显示故障原因，待排除故障以后，按复位键即可恢复正常。

在上述保护中，过流保护值可调。

4实验情况及实际应用效果

我们对一只正在使用中的智能电机控制模块进行了实际测量并作了记录。所用负载为18.5kW风机，供电电压实际测量值为390V左右。

为了作一个比较，首先拆掉模块进行直接起动。合上空气开关后，电压立即上升到390V，电流快速上升到150A，持续一段时间，逐渐下降，最后稳定在30A左右。同时，可清楚地听到由于大电流冲击，使风机产生强烈的机械振动而发出的噪声。

然后接上智能电机控制模块，设置为限流方式起动，限流值为90A，打开节能运行。按下“起动”键，可观测到电流上升速度明显变慢，逐渐上升到90A，保持2～3s后，逐渐下降为30A。电压由0V缓慢上升到390V。起动时间为6s。在整个起动过程中，电机起动平稳，听不到机械冲击的噪声。15s后，电压逐渐下降为355V，电流不变，开始稳定运行。

数字式智能电机控制模块现已被广泛应用于各种生产领域和其他场合，实际应用效果如下：

1）降低了电动机起动电流；

2）避免了电动机起动时供电线路瞬间电压跌落，造成电网上用电设备、仪表误动作；

3）防止了起动时由于产生的力矩冲击，而使机械断轴或产生废品；

4）可以较频繁地起动电动机(软起动装置一般允许10次/h，而使电动机不致过热)；

5）对泵类负载可以防止水锤效应，防止管道破裂；

6）对某些工艺应用(如染纱机械)，可防止由于起动过快而产生染色不匀的质量问题；

7）对某些易碎的容器灌浆生产线，可防止容器破损；

8）适应供电变压器容量较低的场合(如注塑机)；

9）可以降低电网适配容量，节省增容费开支；

篇（3）

建筑电气自动化控制技术的应用必然需要各种电气设备的参与，并且设备的质量在整个的建筑电气自动化控制技术应用中占据着重要的位置，一旦电气设备存在一定的问题的话就会直接影响到整个建筑电气自动化控制技术的实施质量，进而影响到后期建筑电气自动化控制技术的应用，具体来看，设备对于建筑电气自动化控制技术的影响主要体现在两个方面:(1)设备自身的问题，电气设备对于建筑电气自动化控制技术的影响一个主要的问题就是我们所应用的设备自身存在质量问题，这种质量问题存在的原因有很多，比如设备在生产过程中可能就存在着质量问题，一旦在建筑电气自动化控制技术应用中采用这些质量不达标设备的话就会影响到建筑电气自动化控制技术的质量，另外，设备规格不符合我们所需要的要求的话也会影响到建筑电气自动化控制技术的质量，设备在运输或者安装过程中受到一定的损害的话必然也会影响到后期的正常使用;(2)环境因素的影响，电气设备对于周围环境的依赖性也是比较强的，尤其是对于电气设备周围空间内的温度和湿度的要求虽然不是特别的苛刻，但是一旦温度或者湿度变化过大的话也会严重的影响设备的正常使用，最终影响建筑电气自动化控制技术的质量。

1．2技术对建筑电气自动化控制技术的影响

建筑电气自动化控制技术作为一种最为新型的技术手段自然也离不开技术的支持，因此，反过来说，技术必然也会对建筑电气自动化控制技术的质量产生直接影响，技术水平的高低也就直接决定着建筑电气自动化控制技术运用水平的高低，但是就当前我国的建筑电气自动化控制技术中的技术水平现状来看，仍然存在着一些问题，这些问题主要表现在两个方面:(1)技术升级不及时，虽然建筑电气自动化控制技术就当前来看算是一种较为新型的技术手段，但是就建筑电气自动化控制技术本身来说仍然需要不断地进行技术升级才能更好地适应当前人们对于建筑电气不断提高的要求，一旦建筑电气自动化控制技术升级不及时导致电气自动化技术落后于人们日益提高的要求的话就会严重的影响建筑电气自动化控制技术的应用价值，也不利于建筑电气自动化控制技术的发展;(2)在技术管理方面存在一定的缺陷，技术管理对于整个建筑电气自动化控制技术的重要性不言而喻，一个完善的技术管理体系能够使得建筑电气自动化控制技术最大程度的发挥自身的优势，甚至能够最为及时的针对自身的不足进行更新换代，而当前我国建筑电气自动化控制技术不存在完善的技术管理制度和体系，进而就极有可能导致建筑电气自动化控制技术在具体运用中出现质量问题。

1．3人员对建筑电气自动化控制技术的影响

建筑电气自动化控制技术的施工和具体应用都离不开具体人员的操作，因此，人员也会对于建筑电气自动化控制技术的质量产生重要影响。就建筑电气自动化控制技术本身而言，其应用的最根本的目的就是发挥自动化功能来减少建筑电气工程使用中对于人员的依赖，但是这并不代表着在实施中就可以减少人员的使用，或者是降低施工人员的素质，就当前我国建筑电气自动化控制技术的现状来看，人员的影响主要表现在以下两点:(1)专业素质不高，建筑电气自动化控制技术作为一种新型的科学技术手段，其科技水平相对传统电气工程来说更高，因此，就对具体的工作人员提出了更高的要求，尤其是在专业性上更是要求人员具备较高的素质，一旦工作人员专业水平不够的话就会在很大程度上影响实施的质量，最终影响建筑电气自动化控制技术的应用效果;(2)缺乏对工作人员的监督，工作质量的高低和监督存在着密切的联系，如果我们对工作人员的施工质量进行密切监督的话就会在一定程度上提高工作人员施工的质量，进而提高建筑电气自动化控制技术的水平，而如果监督不到位的话，那么就会很容易使工作人员产生懈怠，甚至会出现工作失误，最终影响建筑电气自动化控制技术的质量。

2建筑电气自动化控制技术的发展方向

2．1在建筑电气自动化控制技术中融入网络技术

网络信息技术作为当前较为先进的另一种科学技术也应该使其在建筑电气自动化控制技术中发挥一定的作用，网络技术的合理运用能够在很大程度上提高建筑电气自动化控制技术的更新速率，扩展建筑电气自动化控制技术的应用范围;并且除此之外，在建筑电气自动化控制技术中合理的运用网络技术能够在很大程度上提高建筑电气自动化控制技术的管理水平，促进建筑电气自动化控制技术的快速发展。

2．2加强系统的修复和维护

建筑电气自动化控制技术在实施和具体应用过程中离不开系统的修复和维护过程，并且建筑电气自动化控制技术的维护和修复极为关键，加强对于建筑电气自动化控制技术的维护和修复管理能够提高建筑电气自动化控制技术的运用水平，确保建筑电气自动化控制技术的应用稳定性。

2．3提高系统更新频率

当前科学技术的发展速度越来越快，电气自动化控制技术的更新也应该紧随科学技术发展的步伐提高自身系统更新的速率，以满足当前人们对于建筑电气自动化控制技术不断提高的要求。

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中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0071-03

大学教育的目标是培养新世纪创新型人才，其关键是如何实施研究型教学与研究型学习。为此，我国各高校纷纷提出采用研究型教学的方式来培养、提高学生的创新能力，加强创新型人才培养。何谓研究型教学？研究型教学是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，在教学过程中通过优化课程结构，建立一种基于研究探索的学习模式。只有在“发现问题分析问题解决问题”的“研究型”教学过程中，学生才可能学会“研究型”学习的能力，经过这样反反复复的教学和学习实践，学生的“创新能力”才能培养和提高。因此，研究型教育是创新型教育的前提，二者实质上是辩证统一的。

一、《车辆电子控制技术》课程的特点与存在的问题

《车辆电子控制技术》是车辆工程专业的专业必修课，也是其他工科专业的一门专业选修课。该课程重点介绍发动机、底盘、车身的电子控制设备的基本理论、基本组成、工作过程和控制原理。随着汽车、拖拉机技术和电子技术的迅速发展，现代车辆为提高动力性、经济性、安全性、舒适性，以及减少尾气排放污染而广泛采用了电子控制技术。电子控制技术是现代车辆技术发展的重要趋势与标志，从发动机的燃油喷射、点火控制、进气控制、排放控制、故障自诊断到底盘的传动系统、转向与制动系统，以及车身、辅助装置等都普遍采用了电子控制技术。所以，该课程的重要性在不断提高，为此，国内许多院校将该课程列为车辆工程专业的必修课。该课程涉及的电子控制技术是很抽象，尤其是工科机械专业而言，学生对该课程充满了向往，但学习却很困难，其主要问题：重结构原理，轻控制原理；重理论讲解，轻实验制作。该课程的主要难点是在车辆各电子控制系统的信号采集、各执行器的驱动电路的原理、各控制系统的控制策略等。由于涉及到电子控制、机械、液压等部分的知识，所以要求学生有较全面扎实的基础知识。为此，该课程在教学上应突出各模块的重点、难点内容，有些内容通过现场教学，多媒体中的动画、影视、教学模型讲解，使难点内容通俗化，可视化，形象化。注重理论联系实际，大量加强实践教学，以提高实验课教学的效果，保证该课程的教学质量。通过开展了研究性学习，使自己选择感兴趣的车辆电子控制相关的题目，开展小课题的研究工作，这样不但增加了学生学习的兴趣，也增强了学生分析问题和解决问题的能力。

二、《车辆电子控制技术》课程研究型教学的具体方法

1.课程教学改革目标。以任务模块为基础、以学生为主体、以教师为主导，围绕设定的学习任务模块进行研究，以提高学生自主性学习和研究性学习，掌握该课程的基本理论、基本方法和基本技能。

2.课程教学改革方案。①制定学习任务模块。《车辆电子控制技术》的研究型教学内容共制定了18个学习模块（专题），每个模块共1学时讲授，共18学时，学习任务模块主要有：发动机供油控制、发动机点火控制、发动机爆震控制、发动机稀薄燃烧技术、防抱死控制系统（ABS）、线控制动、驱动防滑控制系统（ASR）、汽车稳定性控制系统（ESP）、自动变速系统控制、无级变速控制、电控悬架系统、巡航控制系统、安全气囊（SRS）、倒车防撞控制系统、防盗控制系统、电控转向系统、自动空调、电动座椅、智能前照灯控制系统、电控雨刮系统等。②划分学习小组《车辆电子控制技术》共有34个学生选了此课程，共划分6个学习小组，每个小组5～6人不等。③教学安排主要要点是：开学2周内负责分配完各专题，并提出各专题的要求，列出主要参考文献；每个小组分配3～4个专题，使每个专题有3个小组负责；各小组分别在课余时间查找资料，按要求归纳整理读书报告，制作PPT；每2节课由3个小组分别用自制的PPT讲授15分钟，其他同学提问5分钟，总体时间控制在60分钟；最后主讲老师点评每个小组的讲授内容，并现场给予各小组的得分，时间为30分钟；每个小组的每一位成员至少主讲一次。

3.辅导答疑措施。①组建一个课程辅导答疑小组。本学期初，组建了该课程的辅导答疑小组，该小组的成员主要由主讲老师、实验老师、硕士研究生、博士研究生等构成。辅导答疑小组成员名单：鲁植雄、刘奕贯、白学峰、李晓勤、常江雪、郭兵、金月、姜春霞、周伟伟等。②筹建了该课程的QQ群。本学期初，筹建了一个《车辆电子控制技术》课程答疑QQ群，在网上随时回答与指导学生。QQ群名称：车辆电子控制技术论坛；QQ群号：118062691；群成员人数：44人。

4.成绩评定方法。该课程成绩由以下三部分构成：①每个小组的3次PPT报告与回答问题情况，占40%；②每人的3篇专题读书报告，占40%；③每人在课程QQ群的活动情况、平时出勤、作业等，占20%。

三、实施过程

该课程的教学改革得到车辆工程91～93班学生的大力支持和参加，每个小组从第2周起获得3个任务模块后，各小组成员根据各模块设定的学习目标、内容和考核要求，自主查找相关的中文与外文资料。进行整理与归纳，研讨模块的主题，撰写读书报告和模块论文报告。根据归纳总结的模块内容，学会PPT，以小组为单位宣讲制作的PPT，并集体回答问题，每位同学均上台主讲1～2次。积极上网参加《车辆电子控制技术论坛》，能主动发贴子，老师回答问题时能进行相互互动，对课程内容进一步深入学习。

四、实施效果

1.培养了学生自主获取知识的方法技巧。各小组成员根据各模块设定的学习目标、内容和考核要求，学会自主查找相关的中文与外文参考资料。98%的学生在调查问卷中回答：学生的自主学习和研究能力明显提高。

2.培养了学生进行研究型学习方法。在老师的指导下，每个小组根据搜集到的资料，进行整理与归纳，研讨模块的主题，撰写读书报告和模块论文报告，或者实验设计与方案。100%的学生在调查问卷中回答：认同该课程采用的教学模式。

3.训练了制作PPT能力。根据归纳总结的模块内容，学会制作界面友好的PPT。

4.培养了学生讲解与回答问题能力。每一个专题均由2名学生主讲15～20分钟，既掌握了本专题的主要内容，又培养了演讲技巧。另外，讲授后，其他同学提出一些对本专题相关问题，小组全体成员集体回答问题，进一步提高了对本专题内容的掌握，也锻炼了回答问题能力。

五、对研究型教学的认识与体会

1.增加了教师的工作量。要想使一个学习模块（专题）在1学时内讲授完，并能活跃课堂气氛，使学生能主动学习，教师需要花更多的时间，主要体现在：①要花更多的时间去掌握每个专题内容，否则很难回答学生的提问；②要花时间查看学生制作的PPT，查看PPT内容是否包涵了本专题需要讲授的内容？PPT界面是否友好？③要花时间在QQ群上回答学生的问题；④要花时间辅导、批改学生的读书报告。

2.增加了学生的学习时间。①需要花时间阅读教材及参考资料，自学、讨论、理解讲授的内容；②需要花时间制作PPT，对有的学生来说，是很难的一件事情；③需要花时间撰写3篇课程；④需要在QQ群上发帖子

3.教师点评是关键。一个专题能否使全体学生掌握、课程气氛是否活跃，教师的最后点评是关键。点评的内容既要包涵本专题的核心内容，又要调动学生的积极性，所以，点评要精练、精彩。

六、继续实施研究型教学有待改进的地方

1.完善各专题教学要求。进一步完善每个专题的教学要求及相关参考文献，列举一些思考问题，使学生能小组进行讨论，以掌握各专题的内容。

2.加强小组学习。每个专题应以在小组共同讨论的基础上完成学习要求，但有一些专题只有某一小组成员完成，其他人员未参加的现象，需要进一步探讨小组学习模式。

3.加强课程论文撰写质量。撰写课程论文需要花很多时间。为此，今后将列举相关参考文献，指定主要参考文献，要求学生根据指定的参考文献阅读后撰写课程论文。

《车辆电子控制技术》进行研究型教学改革，受到大部分学生和教师的肯定和好评，全面提升了车辆工程专业学生的专业知识水平和综合素质，增加了毕业生的就业竞争力。改革实施以来，学生的创新实践能力普遍得到加强。学生通过实践平台和实践科研项目完成了包括汽车电控液压动力转向系统、智能倒车、自动泊车、巡航控制等项目。先后在“全国大学生F1赛车大赛”、“全国节能赛车比赛”等竞赛中获得了多项奖励，激发学生科学研究的热情与学习兴趣。但也不能过度夸大一种教学模式的作用，每一种教学方式均有适应性。研究型教学一定要有研究课题基础，所以，研究型教学优适于高等院校的专业课教学，以培养学生的元典精神、质疑精神和创新精神。

参考文献：

[1]李树涛，章兢，黎福海.电子信息类专业课研究型教学模式的改革与创新[J].高等教育研究学报，2011，34（4）：77-79.

[2]张玉能.研究型教育是大学教育改革的关键[J].青岛科技大学学报（社会科学版），2011，27（4）：113-116.

[3]巫瑞智，李茹民，胡宝瑞.在材料测试分析方法课程中实施研究型教学模式的探索与实践[J].高等教育研究，2011，28（4）：49-51.

[4]张岭，邵天章，栗彦辉.“电机学”课程研究型教学探讨[J].电气电子教学学报，2011，33（5）：108-110.

[5]司凤山，王玉玲.研究型教学在信管专业课程中的应用[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2012，（1）：64-65.

[6]刘建军.研究型教学未来的方向[J].基础教育课程，2011，（12）：40.

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单片机技术作为现代电子技术的重要基础，广泛应用于工业过程控制，机电一体化产品，智能仪器，家用电器、计算机网络及通信等方面，是各类控制系统的核心。《单片机控制技术》是在前面所学《单片机基础1》和《单片机基础2》教学模块的基础上，进行小型单片机电子产品软硬件设计和制作的教学模块。通过本模块的学习，培养学生掌握单片机技术在日常生活中的应用，锻炼学生动手实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事单片机新产品设计开发、检测和维护等工作奠定坚实的基础。

一、教学实施设想

依据单片机系统的开发研制过程，模块《单片机控制技术》可分为单片机系统硬件电路设计与调试和单片机程序设计与调试两个部分，在综合应用阶段将二者融为一体。通过本模块的学习，使学生掌握单片机硬件设计和程序设计的相关知识，熟悉单片机应用系统的组成和开发方法，懂得单片机系统调试与维护技术，并在实际制作的基础上制作，了解单片机控制的电子产品生产工艺和生产管理方法。

在“教、学、做”一体的教学过程中，通过分组实施，提高学生的沟通能力、团队合作及协调能力，提高学生严谨的逻辑思路，缜密的工作方式和强烈的责任意识。教学实施按照3个阶段逐级深入：①基础知识复习讲解；②基本应用训练；③综合实际制作。

二、教学内容设计

曾经有人这样说过，如果用数码管和按键，做一个可以调整时间的电子钟出来，那么你的单片机就算入门了60%了。我认为这句话是有道理的。基于单片机技术的实时时钟能够涵盖单片机课程的大部份知识点，对单片机知识的应用，其综合度是相当高的。

本模块以4位数码管实时时钟的硬件电路和程序设计为载体，以8位数码管实时时钟的设计和制作为任务驱动，将单片机有关知识点融入“教、学、做”一体，采用分组实施，逐级深入的方式，重点培养学生应用单片机知识进行小型电子产品的设计、调试和制作能力。

本模块按照教学计划，可以分为5个学习情境：

1）单片机最小系统软硬件设计

以4位数码管实时时钟为例，讲授单片机最小系统的软硬件设计方法核心期刊目录。

2）单片机定时与中断功能的应用

以含四个按键和4位数码管的可以调整时间的实时时钟为例，讲授单片机定时与中断功能的实现方法。

3）单片机与数码管显示器接口的设计

以4位数码管实时时钟为例，讲授单片机与数码管显示器的接口设计方法。

4）单片机与LCD显示器1602接口的设计

以一片1602作为单片机实时时钟显示屏为例，讲授单片机与LCD显示器1602接口的设计方法。

5）制作单片机电子钟

在教师指导下，应用单片机中断、定时技术，通过调整键、加1键、减1键、确定键四个按键，用8位数码管（或用一片1602）制作一个可以调整时间的电子时钟，显示格式为：时-分-秒 XX-XX-XX。

通过以上5个学习情境的训练，学生最终完成1台具有调时功能的单片机电子钟作品，并以作品的完成情况和完成过程进行考核评价。

三、思考与展望

1、模块《单片机控制技术》 以单片机控制的电子钟的设计制作为载体，将单片机多个知识点串连到一起，按照由浅到深逐级深入，培养学生团结协作、细致耐心、动脑动手等能力，全方位地将知识性、趣味性、实用性融为一体，引导学生自主学习，理论联系实际，制作实用的单片机电子小产品。

2、“单片机工作室”是我系单片机开发应用的“第二课堂”制作，对于已不能满足模块课程教学内容的优秀学生，要依托“单片机工作室”，注重单片机优秀人才的培养，提高他们参与创新实践的能力，特别是在参加市、省各项课外科技竞赛活动和技师班课程设计及毕业论文设计中，为学生采用单片机技术，设计开发作品提供有力的支持。

3、今后要不断延伸教学模块。要与合作企业共同制定教学实训项目，按照企业标准将“教室与实训室”、“教师与师傅”、“学生与学徒”、“作业与作品”四者合一的开展单片机教学。在与企业共建校外实习基地的基础上，依据企业标准将单片机实用项目的开发设计过程融入教学，实现仿真企业环境条件下的教学，突出技术应用的职业性。

篇（6）

永磁同步电动机的定子绕组与一般交流电动机的定子绕组相同， 转子采用永久磁铁， 因此转子磁链（磁通）是恒定的， 电动机方程（电压方程、磁链方程和转矩方程）相对于异步电动机来说都较为简单， 在控制过程中， 磁链的观测模型也不需要进行计算。永磁同步电动机按定子绕组感应电势波形的情况来分类时， 一般可分为：正弦波永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM）和梯形波永磁同步电机（Brushless DC Motor， BLDC）。介于前者在现实中应用更为广泛， 本论文主要应用的也是正弦波永磁同步电机。永磁同步电动机具有很多优点， 这些优点也在实际应用中得到了很好的发挥， 例如：根据它谐波少、转矩精度高的特点， 常用于伺服系统和高性能的调试系统；永磁同步电机有转轴上无滑环和电刷的特点， 这也解决了其它电机因电刷而带来的使用寿命问题。与此同时， 永磁同步电动机还具有体积小、功率密度高、转子转动惯量低、运行效率高、调速范围宽等诸多优点。值得注意的是， PMSM是一种强耦合、非线性时变的多变量系统， 这也为其控制工作带来了一定难度， 而加强对其基本构造和工作原理的理解能有助于克服这一问题。

空间矢量控制技术优点众多， 近几年发展非常迅速， 尤其在永磁同步电机中的使用， 更是再次凸显了它的好处。本论文通过对空间矢量控制技术和永磁同步电机的学习及分析， 在熟练掌握相关数学模型的建立和Matlab/Simulink的使用后， 将建立两种不同坐标系变换的数学模型和基于SVPWM控制技术的永磁同步电动机系统模型， 并在Matlab/Simulink环境中进行仿真。最终与理论分析相比较， 验证仿真结果的正确性。

1 控制系统结构模型

根据对永磁同步电机SVPWM控制系统的理解及前期研究， 可得到永磁同步电机空间矢量脉宽调制控制系统设计框图如图1所示。

图1 永磁同步电机SVPWM控制系统设计框图

本控制系统采用的是双闭环控制， 即速度环和电流环， 由图1可看到， 其主要构成为：

三个PI控制器（PIController）、两相旋转（dq）和两相静止坐标系（？琢？茁）坐标变换的变换器（dq/？琢？茁Coordinate Converter）、三相静止（abc）和两相旋转坐标系变换的变换器（abc/dq Coordinate Converter）、逆变器（Inverter）、空间电压矢量调制器（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）。

系统运行过程：给电机输入一模拟三相定子电流ia、ib、ic，当传感器检测到这一电流时， 该三相电流通过abc/dq坐标变换器被变换为实际定子的直轴电id和交轴电iq。

参考定子交轴电流i*q通过比对实际转速和参考转速， 再经PI控制器处理后获得。将参考定子直轴电流i*d设为0， 把上述id、i*d、iq、i*q四个变量比较过后交由PI控制器处理， 从而分别产生定子直轴、交轴电压Vd和Vq。将得到的电压量通过dq/？琢？茁坐标转换器处理后输入空间电压矢量调制器， 从而产生一系列触发脉冲， 以控制逆变器， 驱动其产生三相电压， 最终驱动永磁同步电机。

2 控制系统仿真分析

永磁同步电机空间矢量脉宽调制控制系统仿真模型如图2所示， 模型仿真环境为Matlab/Simlink。

图2 基于SVPWM的PMSM控制系统仿真建模框图

如图所示， 系统主要仿真模块为：

坐标转换模块、速度控制器模块、电流控制器模块、矢量控制模块、空间电压矢量控制模块、电压逆变器模块、永磁同步电机模块。

系统部分参数为：总仿真时间为0.3S；系统零时段负载起动转矩TL=5N・m。

（1）速度环闭环时， 系统定子三相相电流、转速、转矩、矢量切换时间、矢量所处扇区响应情况。

图3 转速闭环时SVPWM控制系统转矩响应放大图

图4 转速闭环时电机三相定子电流、转速、转矩、矢量切换时间

和矢量所处扇区响应图

由图4仿真波形， 可以得到结论如下：

a. 系统在0s～0.05s之间转速响应以斜率20000上升，延迟时间Td=0.025s、上升时间Tr=0.046s、调节时间Ts=0.05s， 无超调量， 系统动态响应快。系统起动时， 带动负载速度快， 转速在0.05s内稳定在设定值n=1000r/min。

b. 系统在稳态运行时，0.05s后都进入稳态阶段， 系统稳态输出误差已趋近零， 反应出该模拟系统控制精度较高， 稳态特性良好， 波形与理论分析结果相符， 静态性能稳定。

c.系统起动时，定子起动转矩6.7N・m，系统稳定运行后，定子转矩稳定在设定值5N・m。转矩脉动控制在0.2N・m内，系统运行稳定。

（2）速度环开环时，在系统空载情况下给定幅值为±5A的方波参考交轴电流i*q信号时，系统交轴电流、转速和转矩响应。

由图5仿真波形， 可得出结论如下：

在参考交轴电流±5A切换时， 转矩响应时间为0.00035s， 转矩动态响应快速。波形符合理论分析， 具有较好的动态特性。

3 结束语

本论文通过对矢量坐标变换、逆变器、空间电压矢量脉宽调制等技术的原理分析及建模仿真， 主要设计了一个基于空间电压矢量脉宽调制技术的永磁同步电机控制系统， 并在Matlab/Simulink对其进行仿真模拟。系统设计步骤为：系统构架、模块设计、系统设计和系统仿真结果分析。在这次完成论文的过程中， 我对所学的电力电子技术、自动控制原理、电机与拖动以及控制系统的MATLAB仿真与设计等知识有了更深层次的理解， 并在学习过程中积累了许多宝贵经验。从仿真结果的数据和波形来看， 系统的设计完全符合前期设计要求， 验证了理论的正确性。

参考文献

[1]李静，程小华.永磁同步电机的发展趋势[J].防爆电机.2009， 44（05）：17-19.

[2]谭蒂娃.永磁同步电机的发展[J].伺服控制.2010， 22（11）：20-22.

[3]唐介.电机与拖动[M].高等教育出版社.2007：32-34.

[4]张佳.变频器的相关研究[J].电气电子教学报.2009， （05）：11-15.

篇（7）

学院2016年计划招收博士研究生46名，实际招生人数以总部下达计划为准。

二、报考条件

我院博士研究生只面向现役军人招生，报考2016年博士研究生应当具备以下条件：

1、品德优良，遵纪守法，立志献身国防事业；未受过纪律处分。

2、军队在职干部按师（旅）级单位推荐、军级单位政治部审批、军区级单位政治部干部部门核准、总政治部干部部备案的程序进行审批，由师（旅）级单位干部部门开具介绍信。军队院校应届硕士毕业生经所在院校政治机关审批同意。

3、身体健康，体能达标，年龄不超过40周岁（1976年9月1日以后出生）。

4、在职干部须获得硕士学位，其中本院在职干部报考工学博士须有被SCI或EI收录的以第一作者发表的学术论文；应届硕士毕业生须完成学位论文初稿，在中文核心期刊（含录用通知）或国际会议发表2篇以上学术论文。

5、有两名与报考学科相关的高职人员推荐。

三、报名手续

考生持公民身份证和军官证（学员证）于2015年9月20日至30日到学院教学实验综合楼研究生招生办公室（1127室）报名，外地考生可函报。报名时应提交：

1、填制完毕的《2016年报考攻读博士学位研究生登记表》和《报考军队院校研究生政治审查表》（9月1日后，院内考生可从学院研究生处网站下载；院外考生可来电索要）。

2、已获硕士学位者，提交硕士课程成绩单、硕士学位论文及评阅意见书复印件；应届硕士毕业生提交硕士课程成绩单、硕士学位论文初稿、已发表学术论文版权页或录用通知。

3、硕士学历、学位证书原件及复印件(应届生于获得证书后补交)。

4、档案所在师（旅）级单位干部部门同意报考的证明信。

5、一寸正面半身免冠照片3张，报名费300元。

上述手续齐备，审查合格者发放准考通知，考生可于10月9日到研招办领取《准考证》。

四、考试安排

博士研究生入学考试总分值为600分，包括六项内容：英语笔试、数学笔试、科研学术成果计分、硕士学位论文评分、专业综合面试、综合素质面试，每项内容满分100分。

考试时间拟定于2015年10月11至12日，考试地点和具体安排详见《准考证》。

五、其他

1、考生可于2015年11月初查询录取情况，入学时间为2016年3月份（详见通知书）。

2、我院提供部分往年考试试题，考生可登录学院研究生处网站下载。

六、联系方式

联系人：谭继帅（参谋） 手机：13831189507座机：0311-87992123（地）；0221-92123（军）

E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家庄市和平西路97号研究生招生办公室（050003）

招生专业目录

专业代码、名称及研究方向

导师

专业综合（面试）

数学（笔试）

080200机械工程

01机械性能检测与诊断

张英堂

测试技术与信号处理

矩阵理论

02地面运载平台维修理论与技术

张培林

状态监测与智能诊断技术

03机械振动与冲击防护

白鸿柏

振动理论

04机电液集成系统控制技术

何忠波

车辆工程

05机械制造及其自动化

倪新华

断裂力学

080300光学工程

01军用光电系统设计与应用

刘秉琦

陈志斌

应用光学、物理光学、光电测试技术

矩阵理论

02激光技术

沈学举

激光原理及应用

03光学信息安全

光学信息技术原理与应用、光学信息安全

04微纳光学

汪岳峰

光电子技术

080402测试计量技术及仪器

01测试性设计与分析

黄考利

测试技术

矩阵理论

02精密仪器与微系统

王广龙

03装备状态监测与故障预测

李洪儒

测试与诊断技术

矩阵理论或应用数理统计

04网络安全技术

王  韬

计算机网络

081100控制科学与工程

01装备测试与故障诊断

尚朝轩

测试与诊断

矩阵理论或应用数理统计

02火力与指挥控制理论及应用

全厚德

孙世宇

数字信号处理

矩阵理论

03武器系统建模与仿真

朱元昌

系统仿真

04电子装备自动测试、故障诊断及可靠性

蔡金燕

测试与诊断

05目标识别与信息处理技术

王春平

图像工程

06精确制导理论与技术

杨锁昌

精确制导、控制与仿真技术

07无人机数据链抗干扰技术

陈自力

线性系统理论、数字信号处理

08目标探测与识别

马彦恒

数字信号处理、现代控制理论

09飞行器控制

齐晓慧

线性系统理论

10无人机协同控制

李小民

现代飞行控制理论、导航控制技术

11无人机信息处理与传输技术

王长龙

数字信号处理

12非线性系统的稳定性与控制

徐  瑞

动力系统的稳定性理论

082600兵器科学与技术

01装备轻量化技术

郑  坚

火炮与自动武器原理、材料学

应用数理统计

02兵器试验理论与技术

秦俊奇

火炮专业相关理论

矩阵理论

03装备维修理论与技术

陶凤和

火炮与自动武器原理、现代机械测试技术

04兵器性能检测与诊断技术

房立清

机械装备故障诊断与预测、武器系统装备知识

应用数理统计

冯广斌

火炮与自动武器原理、工程信号处理、现代机械测试技术

矩阵理论

05兵器结构动力学理论与应用

王瑞林

枪炮设计原理、振动理论、电磁场理论

06武器系统仿真与虚拟样机技术

马吉胜

振动理论、动力学仿真

07弹道学理论及应用

宋卫东

弹道学理论、制导理论与技术

08弹道修正理论与技术

弹道学、自动控制与导弹设计理论

矩阵理论或应用数理统计

09兵器性能检测与故障诊断

唐力伟

振动理论

10兵器新材料技术

王建江

材料学

应用数理统计

11弹药系统设计与试验评估

高欣宝

系统仿真技术及其在信息化弹药工程中的应用

矩阵理论

罗兴柏

爆炸及其防护技术在弹药保障中的应用

12弹药保障与安全技术

安振涛

炸药理论、弹药保障及安全风险评估

穆希辉

弹药保障

矩阵理论或应用数理统计

13信息感知与控制技术

齐杏林

弹药引信论证、设计、试验及评估理论与技术

14防护材料与特种能源技术

杜仕国

防护材料与特种能源技术及其在弹药工程中的应用

矩阵理论

15电磁发射理论与技术

雷  彬

电磁场理论、测试技术

16武器系统建模与仿真

苏群星

武器系统仿真与模拟器设计

17红外图像末制导技术

高  敏

弹道学、自动控制与导弹设计理论

矩阵理论或应用数理统计

18装备维修保障理论与技术

贾希胜

石  全

康建设

赵建民

可靠性、维修性、维修工程

应用数理统计

朱小冬

可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真

矩阵理论或应用数理统计

19装备维修性理论与应用

郝建平

可靠性、维修性、维修工程、虚拟仿真

20电磁防护理论与技术

刘尚合

魏光辉

电磁场理论、微波与天线

矩阵理论

王庆国

大学物理、有机化学、固体物理、电磁场理论

谭志良

电子技术基础、通信原理、微波与天线

21脉冲电磁场测试技术

朱长青

电路分析、电磁场理论和微波技术、数电模电

110900军事装备学

01装备保障信息化

卢  昱

网络信息安全保障

军事运筹学

02装备保障理论与应用

石  全

军事装备学、战役基本理论

应用数理统计或军事运筹学

于永利

可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真

军事运筹学

柏彦奇

篇（8）

1.引言

1886年问世起，汽车大大拓展了人类的活动范围，对人类社会的发展做出了重大的贡献，现代汽车工业已经成为许多国家经济发展的支柱产业之一。到目前为止，以石油为能源的传统内燃机汽车居绝对多数。然而，这类汽车在带给人们方便快捷的现代生活的同时，其带来的能源短缺和环境污染等一系列问题也对社会发展构成了严峻的挑战。节能与环保已经成为全球各国和各大汽车制造商的共同课题。2009年，中国超越美国成为全球第一大汽车生产和消费国，2011年全国汽车销量超过1850万辆，继续稳居全球第一位[1]。2011年中国汽车保有量首次突破1亿辆大关，成为仅次于美国全球汽车保有量第二的国家[2]，而且有望在今后若干年继续保持这种增长趋势。

目前，对电动汽车的研究还是以对传统内燃机汽车进行动力改造为主，在结构上仅仅将内燃机替换为电动机，保留原来的动力传动系统。这样的结构可以利用电动机的转矩特性比内燃机更加理想的优点，但是并没有从根本上改变车辆的动力特性，也没有充分发挥电动驱动系统所带来的技术进步。而车轮独立驱动作为电动汽车的一种理想驱动方式，成为电动汽车发展的一个独特方向。车轮独立驱动系统就是将独立控制的电机与汽车轮毂连接，省掉了各车轮之间的机械传动环节。电机与车轮之间的连接方式主要有两种：一是采用轴式连;二是将电机嵌入到车轮内。轮毂电机驱动系统中没有机械传动环节和差速器，由电机直接驱动车轮，因此需要对电机的转矩和转速进行精确控制，这也是研究的重点和难点所在。汽车的四驱控制系统能够根据各车轮的转速、转矩等信息，控制并分配各轮毂电机输出扭矩的大小，从而控制各车轮的驱动力和转速，使汽车具有驱动防滑功能、差速功能、良好的加速性和汽车稳定性。

另外，在轮毂电机驱动系统中，电机和驱动器的体积、功率都较小，这样既有利于汽车的总体布置，又可以保证良好的离地间隙，改善汽车的通过性。

图1 米其林轮毂电机结构

2.基于轮毂电机的电动车底盘结构

轮毂电机车辆平台自身具有的线传控制特征，使整车布置和控制系统设计具有很大的柔性，这些优势得到了各国汽车厂商和研发机构的认同并都展开了相关的研究。不过受到安全法规的限制，现在与整车安全相关的线控技术还无法应用到量产车型当中。因此，目前对基于轮毂电机平台的线控电动汽车的研究主要还是处于概念车的开发和实验室研究阶段。

20世纪90年代初，最引人注目的就是米其林公司推出的主动车轮，其结构如图1所示。电动轮毂中有两个电动机，一个向车轮输出扭矩，另一个则是用于控制主动悬架系统，改善舒适性、操控性和稳定性。在两个电动机之间还设有制动装置，动力、制动和悬架都被集成在一起，结构相当紧凑。由于电动机的扭矩易于控制，如果配备四个米其林主动车轮便成为四驱系统，并且可以通过电脑对任何车轮的扭矩进行独立调节，仅需更多的传感器和更复杂的程序便能实现。主动车轮的另一个优势是能提供比传统汽车更好的被动安全性。由于舍去了发动机和变速箱，车头的缓冲区将变得高效与充足。

图2 丰田公司i-unit概念车

图3 VOLVO公司提出的ACM车轮总成方案

丰田汽车公司从上世纪九十年代末开始进行轮毂电机驱动的纯电动车的开发，重点研究基于传统汽车底盘的轮毂电机电动汽车走向实用化的关键技术，如传统悬架、转向和制动系统等如何改进设计，以适应轮毂电机在车轮上的安装，全新结构的轮毂电机电动汽车的车体结构设计等[7]。丰田汽车公司在2005年推出了一款最小型的i-unit概念车，该车重180公斤，由锂离子电池通过后轮内的轮毂电机驱动[8]。前两转向车轮由独立电机控制，可实现正负90度转角，车辆最小转弯半径达到0.9米。i-unit采用电传操纵和侧面驾驶杆控制，比方向盘反应更加灵敏，车体高度和轴距根据上下车和不同速度驾驶的需要而自动调节，低速行驶时车体升高，驾车者视线几乎与站立时相同，可以轻松地在人群中穿行，高速时则自动降低重心，保持稳定，减少阻力。

瑞典VOLVO公司Chassis Engineering部门提出一种ACM（Autonomous Corner Module）车轮总成的构想。这种车轮总成集成轮毂电机，双转向执行机构，摩擦制动器、主动悬架系统和减震器。根据不同的车辆轴荷和应用场合，通过对执行器参数的调整，ACM可以支持不同类型全线控智能车辆。目前VOLVO已经对这种构想申请了专利保护[15]。

3.多轮驱动电动车的关键技术

尽管电动轮独立驱动的汽车在电动汽车领域存在很大优势，但却没有大规模的普及，甚至没有出现一款商品化车型。究其原因，除了生产成本偏高的因素外，更主要的是四轮独立驱动电动汽车在整车动力性及稳定可靠性等技术方面存在诸多问题，欲提高电动轮驱动电动车的整车性能，以下是必须解决的关键技术：

（1）轮毂电机及其控制技术。轮毂电机作为四轮独立驱动电动汽车的动力源，必须具有足够大的驱动转矩、合适的转速以及相应的调速范围，这样才能保障电动汽车拥有良好的动力性。

（2）驱动轮之间的电子差速技术。车轮在路面上保持纯滚动运动是最理想的状态，但是当汽车转弯或在不平路面上行驶时，由于汽车内外车轮的行驶路径长度不同，如果仍然要求内外车轮转速一致，必然会造成车轮的打滑和拖行。传统汽车是使用机械差速器解决这一问题的，它将内外车轮轮速进行重新分配，解决了轮胎过度磨损和功率循环等问题。但是机械差速器具有转矩平均分配的特性，致使汽车的内外车轮在不同路况下行驶时，极易出现打滑现象。对于四轮独立驱动的电动汽车各驱动轮之间的差速问题，可以采用电子差速技术来解决，较为常用的电子差速控制方法主要有两种：基于转速闭环的电子差速控制和基于转矩闭环的电子差速控制。目前的研究表明，基于转矩闭环的电子差速控制较为优越，控制效果较好，但是其控制算法较复杂、应用难度较大。

（3）整车牵引力控制技术。牵引力控制技术直接影响着整车驱动特性的优劣，是必须解决的问题。目前的牵引力控制策略大多是通过控制轮胎的滑转率来实现的，因为滑转率与附着系数在一定区域内成线性关系，从而通过调节驱动电机的输出转矩来改变车轮的转速，进而改变了轮胎的滑转率，使轮胎和地面之间具有良好的附着系数，控制车轮的附着特性，获得最大的驱动力，使汽车在不同路况下行驶时都具有良好的动力性能。四轮独立驱动电动汽车各车轮的驱动力可以实现单独控制，更有利于实现基于滑转率控制的牵引力控制策略。但是我们也应该认识到在实际运用中，滑转率的检测很困难。

（4）转矩协调控制技术。对于四轮独立驱动电动汽车，各个驱动轮之间没有机械部件的耦合关系，它们是独立存在的动力源。如何保证各驱动轮协调运转也是必须解决的问题。我们可以设计一个上位控制器，根据汽车的行驶状态和控制要求，对四个驱动轮重新分配转矩，这就是转矩协调技术，其主要包括单电机的转矩控制和多电机的同步协调控制。简言之转矩协调控制技术就是对各驱动轮的转矩进行协调控制，使车辆安全稳定的行驶。

4.基于CAN总线的多轮驱动电动车控制系统设计

本方案设计的电动汽车系统主要包括系统电源、两台轮毂电机控制器和汽车主控制器。整个系统由72V蓄电池供电，蓄电池输出作为轮毂电机母线，使用DC/DC反激式电源将母线上的高压转换为12V和5V的低电压向各个控制芯片供电。汽车主控制器完成系统输入信号的采样、控制算法的运行，使用CAN总线与两电机控制器通信，为电机控制器分配转矩;电机控制器按照主控制器给定的转矩驱动电机运行。

图4 电动汽车系统的硬件框图

电动汽车系统的硬件部分设计如图4所示，反激式电源输入72V的直流电，转换成一路5V直流电向主控制器和两部电机控制器供电，另有一路12V的直流电向电机驱动模块供电。主控制器通过AD接口和10接口检测系统输入，通过CAN总线与两个电机控制器通信。电机控制器根据接收到的信息通过输出PWM信号控制电机驱动板上的MOSFET来驱动72V轮Y电机。

电动汽车系统的软件部分包括电机驱动器中的电机控制程序，主控制器转向差速运算与转矩分配程序以及二者基于CANOPEN协议的通信程序，三块控制器均使用TMS320F28035型MCU。

图5 主控制器转矩分配函数流程图

图5所示是主控制器转矩分配函数的流程图，电动汽车正常直线行驶时，将转矩平均分配到两台轮毂电机上，转向时需要为两轮配置不同的转矩以实现差速控制的目标。在第三章中进行了电动汽车转向差速算法的研究与仿真，按照3.2小节中的控制策略编写程序。主控制器在同步窗口期内接收两电机控制器的速度信号，同步窗口结束之后调用转矩分配函数。转矩分配函数首先读取踏板和方向盘的模拟信号，根据踏板信号确定两电机的总转矩，再根据方向盘转向信号判断是否需要进行差速计算。如果转向信号较小，将总转矩平分给两电机;如果转向信号足够大，则需要进行转向差速计算，由车速信号和轮速信号得到两驱动轮的滑转率，根据两驱动轮滑转率之差计算出两驱动轮转矩分配的比例，再得到两轮的实际输出转矩。

5.总结

本文对基于轮毂电机的多轮驱动电动车的关键技术、底盘布局进行了探讨和分析。基于轮毂电机驱动的多轮电动车无需复杂的传动轴、分动器、差速器等机械装置，底盘重量大幅减轻且结构简单、步骤灵活。然而此类底盘对整车的控制系统要求较高，其控制除通常的车辆状态监测外还担负着驱动力分配、电子差速等及转矩控制等功能，因此对控制系统的实时性、可靠性和可扩展性有很高的要求。本文讨论了基于CAN总线架构的整车控制系统，给出了其硬件框图和转矩分配子系统的流程图，对后续实用系统的搭建提供了依据和技术支撑。

参考文献

[1]陈全世.先进电动汽车技术[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]徐国凯，赵秀春，苏航.电动汽车的驱动与控制[M].北京：电子工业出版社，2010.

[3]盖世汽车研究院.全球电动车第三次浪潮涌动中国望成主导者.盖世汽车网[2010-8-30].

[4]李成学.微型电动汽车控制系统的研究[D].杭州：浙江大学硕士论文，2007.

[5]王康.电动汽车电动轮驱动系统控制技术的研究[D].武汉：武汉理工大学硕士论文，2007.

[6].基于DSP控制的电动车两轮驱动研究[D].杭州：浙江大学硕士论文，2005.

[7]国务院发展研究中心产业经济研究部.2009中国汽车行业发展报告.

[8]张西明.纯电动汽车控制系统[D].杭州：浙江大学硕士论文，2008.

[9]Manfred Mitschke，Henning Wallentowitz著.陈荫三，余强译.汽车动力学（第四版）[M].北京：清华大学出版社，2010.

[10]葛英辉.轮式驱动电动车控制系统的研究[D].杭州：浙江大学博士论文，2004.

[11]冯建国.两后轮驱动的电动汽车控制的研究[D].武汉：武汉理工大学硕士论文，2007.

[12]Holger Zeltwanger著.周立功，黄晓青，严寒亮译.现场总线CANopen设计与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

篇（9）

主要栏目

综述与评论、综合自动化系统、过程控制及应用、智能控制技术及应用、优化控制技术及应用、企业资源计划系统、制造执行系统、计算机控制系统及软件

 

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    0 引言

    现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

    1 计算机技术与机电控制技术的发展概况

    1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展

    忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。

    自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。

    1.2 机械和电子控制技术的发展和现状

    在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。

    2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用

    2.1 机电一体化的简介和生产应用

    机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。

    柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。

    交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。

    可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

    2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例

    计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

    PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

    农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。

    PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。

    交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

    电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。

    与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

    3 总结

    在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

    参考文献:

    [1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.

    马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.

    王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.